针对扰动会对航空成像系统像旋补偿伺服机构跟踪精度产生影响的问题, 提出一种改进型复合控制算法。首先, 针对等效扰动, 提出一种基于有限时间双曲正弦跟踪微分器(FSTD), 用来构造改进非线性干扰观测器(NDO), 使系统对参数摄动不敏感且对扰动估计更加精确; 其次, 为了提升系统的跟踪精度, 结合变速趋近律的思想设计新型高阶滑模控制器(N-HSMC), 保证系统快速性的同时还能有效削弱抖振; 最后, 通过仿真对比验证了所提算法的有效性。
伺服系统 跟踪微分器 非线性干扰观测器 变速趋近律 滑模控制 servo system tracking differentiator Nonlinear Disturbance Observer (NDO) variable-speed reaching law Sliding Mode Control (SMC)
针对全驱动无人船(USV)的轨迹跟踪问题, 提出了一种模型预测控制和积分滑模控制相结合的双层控制方法。首先, 针对无人船系统的运动学模型, 设计模型预测控制器(MPC)根据期望轨迹得到满足约束条件的期望速度信号; 针对动力学模型, 设计积分滑模控制器(ISMC)使得系统在外界干扰存在的情况下, 实现对期望信号的跟踪, 提高了系统的鲁棒性; 设计非线性干扰观测器对外界干扰进行估计, 并在控制律的设计过程中进行补偿; 最后, 采用李雅普诺夫方法证明了系统的稳定性。数值仿真证明了两者的结合可以有效地实现全驱动无人船的轨迹跟踪。
全驱动无人船 轨迹跟踪 模型预测控制(MPC) 积分滑模控制(ISMC) 非线性干扰观测器 fully-actuated unmanned surface vessel trajectory tracking Model Predictive Control(MPC) Integral Sliding Mode Control (ISMC) nonlinear disturbance observer
1 四川大学电气信息学院,成都 610065
2 国网宁夏电力公司电力科学研究院,银川 750011
针对一类存在非匹配干扰和建模误差的高阶非线性系统,结合滤波反步控制方法,设计一种基于非线性干扰观测器的自适应反步非奇异终端滑模控制方案。首先,设计一种有限时间稳定的非线性干扰观测器,以此对非匹配干扰进行估计和补偿。采用反步控制处理高阶不确定非线性系统,结合动态面控制设计虚拟控制律,避免传统反步设计中存在的“微分爆炸”问题；第n步结合自适应控制和非线性干扰观测器,设计非奇异终端滑模控制律,消除建模误差和非匹配干扰对系统的影响。基于Lyapunov理论证明跟踪误差一致最终有界。仿真结果验证了所设计控制方案的有效性。
非线性系统 非匹配干扰 滤波反步法 非线性干扰观测器 自适应控制 非奇异终端滑模控制 nonlinear system unmatched disturbance filtered backstepping method nonlinear disturbance observer adaptive control non-singular terminal sliding mode control
1 江苏工程职业技术学院机电学院,江苏 南通 226014
2 东南大学自动化学院,南京 210096
设计了一种永磁同步电机驱动的舰载光电跟踪系统, 利用光纤陀螺实时检测光电跟踪器的运动状态, 由永磁同步电机通过齿轮间接驱动光电跟踪系统, 使其在惯性空间保持稳定。不同于陆基光电跟踪系统, 舰船受风浪影响所产生的摇摆运动会耦合到舰载光电跟踪系统, 对其跟踪性能产生较大的影响。为了减小舰船摇摆带来的影响, 降低齿轮间隙、死区、摩擦、系统模型失配等扰动的影响, 设计了舰载光电跟踪系统的干扰观测器(DOB), 利用DOB观测出包括舰船摇摆所造成的各种扰动, 将其作为补偿信号前馈到控制输入端, 减小非线性扰动对系统的影响。实验结果表明, 该方法能提高光电跟踪伺服控制单元的抗干扰能力, 有效提升系统的控制性能。
舰载光电跟踪系统 永磁同步电机 非线性干扰 干扰观测器 扰动补偿 ship-based EOTS PMSM nonlinear disturbance disturbance observer disturbance compensation
1 火箭军工程大学, 西安 710025
2 中国人民解放军96796部队, 吉林 白山 135200
3 中国人民解放军61683部队, 北京 100080
为解决存在模型不确定性与外部干扰时的固定翼无人机控制问题，设计了一种非线性滑模扩张干扰观测器与快速响应动态逆相结合的控制律。在扩张干扰观测器设计的基础上，引入滑模原理设计了一种非线性滑模扩张干扰观测器，对干扰及其变化率进行实时估计；将无人机姿态运动方程分为姿态角慢回路与姿态角速率快回路，依此分别设计动态逆控制律，并基于干扰估计量对未知扰动进行补偿，同时在快回路控制器中加入由快速跟踪微分器(TD）估计的指令值微分量，以提高控制器的响应速度，最后证明了复合控制器的稳定性。仿真实验表明，设计的复合控制器能够对无人机姿态运动进行高效控制。
动态逆控制 无人机 非线性干扰观测器 滑膜 快速跟踪微分器 dybamic inversion control UAV nonlinear disturbance observer sliding mode fast tracking differentiator
针对存在建模误差和外界干扰等不确定因素的飞行姿态系统, 使用单向辅助面滑模控制与非线性干扰观测器(NDO)相结合的方法设计控制器。采用单向辅助面滑模控制方法设计标称系统控制器, 而对于系统中的不确定性和扰动则利用NDO进行逼近, 并将NDO的输出用于设计鲁棒补偿控制项, 所设计的控制器可以有效削弱抖振且能够显著提高收敛速度。最后通过Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性, 仿真结果也体现了良好的控制效果。
飞行控制 非线性系统 干扰 单向辅助面滑模 非线性干扰观测 flight control nonlinear system disturbance sliding mode control with unidirectional auxiliary nonlinear disturbance observer
1 中国科学院 国家天文台 南京天文光学技术研究所,江苏 南京 210042
2 中国科学院 南京天文光学技术研究所 天文光学技术重点实验室,江苏 南京 210042
3 中国科学院大学,北京 100049
研究了静压油垫带来的非线性干扰对大口径天文光学望远镜跟踪精度的影响。分析了油垫干扰的成因; 综合采用加速度计法和编码器法, 精确测得了油垫的非线性干扰频率; 通过分析油垫开启前后的振动曲线、编码器位置曲线及其快速傅里叶变换(FFT)曲线, 提出了油垫液压振动是一种窄带干扰。然后, 采用Notch数字滤波器, 将陷波频率设置在主要干扰频率处来抑制油垫液压振动干扰。给出了滤波器的具体设计过程及其Bode图和零极点图。当需要调整油膜厚度时, 可改变Notch参数来适应干扰频率的变化。最后, 给出了带Notch滤波器的控制系统和滤波结果。仿真和2.5 m天文望远镜的实验结果表明: 通过检测并抑制油垫0.825 Hz的主要干扰, 望远镜可在保证运动控制系统原有的稳定性和响应能力的情况下, 方位轴跟踪精度达到RMS值为0.0837″, PV值为0.571″。相对于脉动衰减装置, 该方法灵活、简单、通用性好。
天文望远镜 油垫 非线性干扰 跟踪 陷波 astronomical telescope oil pad nonlinear disturbance tracking notch
1 同济大学电子与信息工程学院，上海 200092
2 同济大学中德学院，上海 200092
针对高精度光电伺服稳定平台的低速问题分析中，由于摩擦力矩等非线性干扰的存在，容易产生滞滑爬行现象，严重影响平台的低速性能。本文采用积分滑模变结构控制，提出并设计了新型的趋近律规则。系统实际运行结果证明，本文所设计的控制器能很好地解决较大范围运动时的系统稳定问题，并能消除非线性摩擦所引起的低速“爬行”现象，改善系统的动态品质和静态特性。
非线性干扰 光电伺服系统 稳定平台 滑模控制 变结构控制 nonlinear interference EO servo system stabilized platform sliding mode control variable structure control
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所,江苏,南京,210042
2 中国科学院研究生院,北京,100039
为实现当代大型天文光学望远镜机架伺服系统的高精度控制,利用神经网络预测控制来克服系统中存在的非线性干扰,通过采集机架的输入输出信号训练神经网络来逼近非线性的系统动态,另外,为克服系统外部的风振等非线性干扰,引入了非线性阻尼项来提高伺服系统的跟踪精度.仿真结果表明了该方法的正确性且能获得较高的控制精度.
神经网络 非线性干扰 伺服系统 光学望远镜
